El Tamiz

Ignora lo accesorio, atesora lo esencial

Informe sobre la "fusión fría" del SPAWAR

Puede que a algunos de los que leáis diversas fuentes de noticias científicas os sorprenda que no hayamos hablado aún de los experimentos con “fusión fría” de la Marina estadounidense (la noticia tiene ya unos días). La razón de que no lo hayamos hecho aún es doble: por un lado, no queríamos publicar nada sin tener confirmación directa de los resultados reales (es decir, no queríamos basarnos sólo en otras noticias), después de lo que pasó con el comunicado original de la “fusión fría” en 1989.

Por otro, el material publicado por el_ SPAWAR (el Space and Naval Warfare Systems Center, Centro de Sistemas de Armas Navales y del Espacio)_ y la ONR (Office of Naval Research, Oficina de Investigación Naval) de la Marina estadounidense es tan extenso que encontrar lo más importante y leerlo me ha llevado mucho tiempo. Al final del artículo están los enlaces y lo podéis comprobar vosotros mismos. Pero más vale tarde y seguros, ¿no? Acordáos de los móviles y las abejas, y del pánico periodístico que se produjo entonces - mejor escépticos (como fuimos en aquella ocasión) que crédulos.

Por si alguno no está muy al día del asunto, una pequeña retrospección a 1989 cuando el anuncio original se produjo - si ya estás cansado del asunto puedes bajar unos cuantos párrafos hasta el presente. No quiero que haya nadie que se quede sin saber de dónde venimos en esta polémica.

Como probablemente sabes, la controversia de la “fusión fría” nació en 1989 cuando Fleischmann y Pons anunciaron que habían obtenido pruebas experimentales de procesos nucleares a temperatura ambiente, incluyendo una generación de calor no explicable mediante el electromagnetismo (dicho de otra manera, del sistema salía más energía de la que los científicos estaban introduciendo con una corriente eléctrica y la única manera de explicarlo es que ahí se estaba produciendo un proceso nuclear, muy probablemente fusión de isótopos del hidrógeno).

Al principio hubo una reacción enormemente positiva debido a las posibles consecuencias, pero la comunidad científica de manera mayoritaria descartó los resultados de los dos físicos como un imposible, y en pocos meses la financiación de la mayor parte de los experimentos cesó, cuando nadie consiguió replicar los resultados de Fleischmann y Pons. Pero parece que esas primeras pruebas infructuosas no tenían ni los materiales necesarios ni los instrumentos de medida suficientemente precisos.

Aunque muchos físicos han visto sus carreras destruídas por apoyar la idea (que ha sido ridiculizada desde entonces en muchas ocasiones), otros han seguido experimentando - incluyendo la _ONR _de la Marina norteamericana. (Por cierto, es interesante saber que siguieron investigando esto desde el primer momento, cuando muchos pensaban que era un chiste, y nunca lo dejaron. ¿Qué otras investigaciones habrá por ahí de las que no sabemos nada? Es un poco escalofriante).

En los años transcurridos desde el anuncio inicial, varios equipos han realizado experimentos que parecen mostrar un exceso de energía no explicable por reacciones químicas exotérmicas, con lo que el informe de la ONR _no es tan novedoso. Sin embargo, lo que lo hace especial es la minuciosidad de la preparación de los experimentos, la precisión extrema en la medición de los resultados, y el detalle en la publicación de todo el proceso para que pueda ser replicado fácilmente._

Dejando claro, como siempre, que esto es una supersimplificación, la “fusión caliente” funciona de la siguiente manera: cuando los núcleos de dos átomos de hidrógeno se unen para formar helio, la masa del núcleo de helio es menor que las de los dos núcleos de hidrógeno juntos, de modo que el exceso de energía se libera al exterior. Pero para que esto ocurra,_ hay que acercar mucho los dos núcleos_ (lo suficiente para que la fuerza nuclear fuerte los una). Acercar los dos núcleos de hidrógeno (protones) es muy difícil, porque al ser cargas positivas se repelen, tanto más cuanto más cerca están: pero llega un momento, si se los fuerza a acercarse lo suficiente, en el que la fuerza nuclear fuerte gana a la electrostática y se empieza a producir la fusión.

En la “fusión caliente”, que es la que se produce en el Sol y en los reactores de fusión en desarrollo (como la Z-Machine o el ITER), se acercan los protones mediante una presión y una temperatura muy elevadas: al estar muy comprimidos y moverse muy rápido, es inevitable que algunos choquen y se acerquen lo suficiente para que la fuerza nuclear fuerte haga efecto. Estas violentas condiciones son difíciles de producir y de mantener, de modo que aún no tenemos “fusión caliente” en producción.

Sin embargo, hay otras maneras de acercar protones unos a otros. Por ejemplo, puede producirse con electricidad. Un voltaje lo suficientemente alto puede hacer que los protones se muevan violentamente en una dirección y se compriman tanto que se produzca la fusión sin necesidad de millones de grados de temperatura. De hecho, desde hace algunos años ya se han realizado experimentos de este tipo que demostraron “fusión de laboratorio” en vez de “fusión de reactor”. Pero la reacción era deficitaria, es decir, se obtenía una energía útil menor que la introducida en el sistema, de modo que no tenía utilidad práctica. Este tipo de sistemas no son los que utilizaron Fleischmann y Pons, pero los suyos también tienen que ver con la electricidad.

La “fusión en botella” que anunciaron los dos científicos, y que (con diferencias) los científicos de la_ ONR_ han replicado, se basa en lo siguiente: se tiene una célula electroquímica con **electrodos de paladio inmersos en un electrolito ** (agua pesada e hidróxido de litio). La “botella” con el líquido y los electrodos se introduce en un calorímetro, para poder medir el calor desprendido cuando se cargan los electrodos. Por supuesto, al hacer pasar una corriente por un medio, éste se calienta, pero es posible medir cuánto debe calentarse debido sólo a la corriente eléctrica.

El efecto Fleischmann-Pons consistía en que el calor medido era más grande que el que debería ser si sólo se tiene en cuenta la corriente eléctrica, es decir, había un exceso de entalpía. Este efecto es muy pequeño y tarda semanas en notarse, pero se debe una vez más a que el campo eléctrico en la interfaz entre el electrodo y el electrolito “comprime” el deuterio tanto que fuerza a los protones a acercarse lo suficiente para fusionarse. Lo que pasa es que no es una fusión “masiva”, sino que se produce poco a poco (unos miles de átomos cada segundo). Cómo pasa _exactamente _no se sabe - hace falta seguir investigando.

Los científicos de la_ ONR _han realizado pruebas extraordinariamente minuciosas. Para empezar, los electrodos de paladio que han utilizado eran muchísimo más puros que los empleados anteriormente (la existencia de óxido de paladio en los electrodos anteriores puede haber sido la razón de que otros científicos no hayan podido medir el efecto Fleischmann-Pons inmediatamente después de su anuncio).

También han realizado experimentos de corta duración (no de semanas como Fleischmann y Pons) utilizando calorímetros adiabáticos y electrodos especiales de paladio electrodepositado que les ha permitido medir excesos de entalpía en tiempos pequeños, así como descubierto que añadiendo boro a los electrodos de paladio la eficiencia del proceso aumenta. Además, han podido medir el exceso de entalpía con una precisión que antes no existía. Los resultados que pueden leerse en el informe final son bastante claros, al menos, a mí me lo parecen:

  • Se ha medido un exceso de entalpía. Es decir, sale más energía de la que se introduce con electricidad. Este exceso de entalpía no es explicable utilizando únicamente fuerzas electromagnéticas. Sin embargo, la potencia “en exceso” es de unos 0.2-0.4 watios, lo cual (hasta que avance la tecnología) es irrisorio para utilizarlo de forma práctica. Sin embargo,_ son unas décimas de watio que no deberían estar ahí_ si no tenemos en cuenta procesos nucleares.

  • Se ha detectado la emisión de rayos X, mediante películas sensibles a esta radiación (como las de los dentistas) que rodean el calorímetro en el que se realiza el experimento. Además, la concentración de rayos X es mayor cuanto más cerca del electrodo de paladio está la película, con lo que no son rayos X “exteriores”. La emisión de rayos X, por otro lado, es de muy baja intensidad y esporádica. Pero, una vez más, no hay ninguna reacción química que produzca rayos X. Los fotones de tanta energía sólo son producidos por procesos nucleares.

  • Se ha medido la producción de helio. Según pasa el tiempo, cada vez hay más helio en el recipiente, y el aumento de helio se produce con el aumento del exceso de entalpía. Las cantidades de helio producidas son tan pequeñas que, al principio, cuando se usaban recipientes de cristal, se pensaba que podría ser helio atmosférico que se hubiera difundido a través de las paredes del cristal. Sin embargo, al repetir los experimentos con recipientes metálicos, el helio producido era el mismo, de modo que parece claro que está apareciendo helio donde no lo había. Puede que sean sólo unas decenas de miles de átomos, pero ahí están.

Vamos, que mediante una corriente eléctrica y unos electrodos y un electrolito, a temperatura ambiente,** aparecen rayos X, helio y un exceso de energía**. Por supuesto, las cantidades son minúsculas en todos los casos - tan pequeñas que no se detectan en todos los experimentos, y los materiales y los instrumentos de medida deben ser de una calidad extraordinaria para detectarlos. De hecho, sus aparatos de medida no han detectado neutrones, lo cual (con la precisión que tenían) significa que debe ser menor de unos 100.000 por segundo.

Ahí están los resultados, que me parecen incontestables en el sentido de que está pasando algo que no entendemos – salvo que sean una mentira directa. Pero dudo mucho que la ONR _publicara un informe tan exhaustivo (y no está realizado por una o dos personas) sin estar muy seguros de que es sólido, y no sé qué iban a ganar con mentir. En cualquier caso, podéis leerlo y juzgar vosotros mismos: _Volumen 1 , Volumen 2.

Sin embargo, hacen falta aún dos cosas para que esto sea una verdadera revolución: una teoría que explique lo que está pasando (y por lo que sé hay varias teorías pero ninguna probada) y poder reproducir estos experimentos en otros laboratorios, de modo que habrá que esperar.

La buena noticia es que, después de todos los resultados positivos en distintas condiciones de los últimos años (éste en particular es muy sólido) la comunidad científica probablemente sea más favorable a la investigación en este campo y se dediquen más fondos (y más tesis doctorales) a este asunto. Es posible que el camino hacia el futuro energético esté por aquí y no en el ITER ni en la Z-Machine. Por otro lado, me sorprende que sea un centro de investigación armamentística como SPAWAR el que esté haciendo esto. Como he dicho antes, es un poco desasosegador.

Ciencia, Energía, Física

7 comentarios

De: Predi
2007-05-09 13:49:41

Muy bueno :)Respecto a que otros experimentos estaran haciendo...
Yo tengo uno que quiza sea cierto o no.
Cuando me entere sobre dicho esperimento me intrigo bastante, y podria ser un articulo para la web :)Os suena el proyecto filadelphia?
Aque en el que Einstein estuvo involucrado?
Supuestamente mediante fuerzas electromagneticas consiguieron desplazar un barco Xkm, haciendolo desaparecer por el trayecto, es decir, desaparecio segun le aplicaron las fuerzas electromagneticas, y posteriormente aparecio a Xkm.Esto podria ser posible?

De: Alejandro
2007-05-10 01:50:42

Tenía un post larguísimo; pero casi que lo dejo por si alguien abre un foro.Resumiendo, de esta noticia me parece fascinante:
1. El fenómeno físico en sí.
2. El fenómeno de cómo una doctrina oficial (en este caso científica) crea corrientes de pensamiento y llega a establecer prejuicios (en ocasiones poco científicos).De lo segundo sólo decir que después de los fracasos para reproducir los experimentos de Fleischmann y Pons, las personas que seguían experimentando en la llamada "fusión fría" eran poco menos que denostados como "alquimistas".En fin, que gran debate entre ciencia y escepticismo, y que gran "triunfo de la alquimía".

De: Pedro
2007-05-10 06:46:11

Alejandro,¿Por qué no abres tú una discusión sobre esto en el foro? Me parece un tema que se presta muy bien a ello si hay gente con cosas que decir.

De: Juan Carlos
2008-01-07 05:34:33

Alejandro, por desgracia un científico está tan expuesto a prejuicios e ideas preconcebidas como cualquier otro. Hasta donde sé, en Filosofía de la Ciencia llaman "paradigma" al conjunto de creencias que mantiene la comunidad de científicos (o una parte de ella) en un momento determinado, lo que influye en qué tipo de cosas se llegan a plantear, y qué tipo de respuestas consideran admisibles.
Por fortuna, y al contrario de lo que pasa en las pseudociencias, paraciencias o como se llamen, el juez último es el experimento.
Lo que no se puede saber a priori es el resultado del experimento, y lo más razonable es continuar con las teorías admitidas hasta ahora mientras nada las contradiga. Ahora puede parecer muy fácil criticar a toda la comunidad científica y pensar que eran unos cerrados de mollera por no creerse que era posible la fusión fría, pero actuaron de la manera más racional posible: no creerlo hasta que se compruebe.
Imagina que alguien dice mañana (y probablemente ocurra, ya que cada cierto tiempo alguien lo anuncia) que ha construido una máquina que no cumple los principios de la Termodinámica y genera energía de la nada. Tenemos las siguientes alternativas:
(1) Nos lo creemos. A fin de cuentas la Termodinámica es "sólo una teoría".
(2) No lo creemos y ni siquiera lo consideramos digno de estudio, porque una máquina no puede contradecir las leyes físicas.
(3) En principio no nos lo creemos, pero si nos demuestran de manera convincente que la máquina funciona de verdad intentamos enunciar leyes físicas que cubran también a esa máquina además de lo conocido hasta ahora.
Lo correcto, según el método científico admitido, es la opción 3. Sin embargo, dada la cantidad de intentos de fraude que hay con respecto a los móviles perpetuos, la mayoría de los físicos no dedicarán su tiempo a investigar esa máquina y preferirán dedicarlo a otras investigaciones más prometedoras.
A posteriori, si dicha máquina resulta existir, podremos hacer chistes sobre lo cortos de vistas que son los científicos, pero desde mi punto de vista actuaron correctamente.
Quizás algo parecido sea lo que ha ocurrido en este caso.


De: jordix
2008-02-05 12:45:36

Me pregunto si estos fenómenos no explicados (o no explicables) con modelos teóricos (me refiero a la aparición de rayos x, la energía de más y el helio que aparece) serán en el futuro un punto de partida para una teoría revolucionaria, como pudo suponerlo la explicación del fenómeno fotoeléctrico en su día.

O quizá se quede todo en un simple error de ajuste de los detectores... sería una pena.


De: Jose Ramon
2008-11-08 22:15:23

¿se puede fusionar el deuterio en el acalerador de particulas y denominar esta unión ¨fusión fría¨?


De: Pedro
2008-11-08 23:33:00

@ José Ramón,


¿se puede fusionar el deuterio en el acalerador de particulas y denominar esta unión ¨fusión fría¨?


No, porque de fría no tendría nada... ten en cuenta que la temperatura es una medida de la energía cinética de las partículas, y los núcleos de deuterio, en el acelerador, irían "a toda leche", es decir, estarían "muy calientes" (aunque no tenga mucho sentido hablar de temperatura con tan pocas partículas). La fusión fría (LENR, reacciones nucleares de baja energía) pretende ser justo lo contrario de eso.


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